(57)【要約】【課題】鉄道車両用車軸用軸受の密封装置の本来の機能であるグリース漏れ、水分・ダストの侵入を防ぐという本来の機能を達成しつつ、ダストリップの吸着を防止して発熱を減少させる。【解決手段】鉄道車両用車軸用軸受の密封装置であって、ゴム製のシール本体34を有し、前記シール本体34が、半径方向に延在する円盤部36と、前記円盤部36の内径端部からほぼ軸方向に伸びたメインリップ38と、前記円盤部36の内径端部から前記メインリップ38とは反対側に伸びたダストリップ40とを有し、前記ダストリップ40が非接触シールを構成するようにした。【選択図】  図１
2005299753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用車軸用軸受の密封装置であって、ゴム製のシール本体を有し、前記シール本体が、半径方向に延在する円盤部と、前記円盤部の内径端部から軸方向に伸びたメインリップと、前記円盤部の内径端部から前記メインリップとは反対側に伸びたダストリップとを有し、前記ダストリップが非接触シールを構成することを特徴とする鉄道車両車軸用軸受の密封装置。
【請求項２】
前記ダストリップの内周面と回転体との間でラビリンスを形成させたことを特徴とする請求項１の鉄道車両車軸用軸受の密封装置。
【請求項３】
前記ダストリップの端面と回転体との間でラビリンスを形成させたことを特徴とする請求項１または２の鉄道車両車軸用軸受の密封装置。
【請求項４】
前記ダストリップの内周面に、円周方向に配列した複数の凹所を設けたことを特徴とする請求項１または２の鉄道車両車軸用軸受の密封装置。
【請求項５】
前記ダストリップの内周面に、円周方向の少なくとも一ヶ所に切り通しを設けた円周方向に伸びるリブを並列に、かつ、切り通しどうしが整列しないように位相をずらして配置したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの鉄道車両車軸用軸受の密封装置。
【請求項６】
前記ケースの端部に外径側に突出した突起を全周にわたって設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの鉄道車両車軸用軸受の密封装置。
【請求項７】
前記突起の進入を受け入れる環状凹所を回転体に設け、前記突起と前記凹所とでラビリンスを形成させたことを特徴とする請求項６の鉄道車両車軸用軸受の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は鉄道車両車軸用軸受の密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両車軸用軸受は、図５に示すように、軸受外輪２と、一対の軸受内輪４と、複列の円すいころ６と、各列の円すいころ６を円周方向で所定間隔に保持する保持器８とを主要な構成要素として成り立っている。軸受外輪２は、内周面に複列の軌道が形成してあり、図示しない軸箱に組み込まれる。一方、軸受内輪４は車軸１０の軸端部に嵌合させ、外周面に軌道が形成してある。軸受外輪２の軌道と軸受内輪４の軌道との間に円すいころ６が介在させてある。軸受外輪２の両端部には密封装置２０が取り付けてある。一対の軸受内輪４を挟んで、車軸の軸端側には油切り１２が、その反対側には後ろ蓋１４が配設してある。そして、これらの油切り１２と後ろ蓋１４に、密封装置２０のシールが所定の締めしろをもって摺接する構造となっている。
【０００３】
密封装置２０は、図６に示すように、ケース１６と金属環１８と芯金２２とシール２４とで構成されている。ケース１６は金属製で、三段円筒形状をしており、大径端部にて軸受外輪２の内周面に圧入され、小径端部にて後ろ蓋１４（または油切り１２）の外径面との間でラビリンスシールを構成する。金属環１８は断面逆Ｌ字状で円筒部と円板部からなり、円筒部にてケース１６の中径部の内径面と嵌合している。金属環１８の内側に断面逆Ｌ字状のシール芯金２２がはめ込まれ、ケース１６と金属環１８と芯金２２とが三層構造となっている。
【０００４】
シール２４は耐熱性のあるゴム材で作られ、芯金２２の半径方向に伸びた円盤部２３に一体的に焼き付けてある。シール２４はメインリップ２６ａ、ダストリップ２６ｃおよび両リップを連結する円筒部２６ｂからなり、符号２８はメインリップ２６ａ部分の外周に装着したガータスプリングを指している。
【０００５】
一般に、鉄道車両車軸用軸受では軸受内部側がメインリップ２６ａとなり、軸受外部側がダストリップ２６ｃとなる。メインリップ２６ａは、軸受内部の潤滑剤（グリース）が流出しないように、油切り１２や後ろ蓋１４などの外径寸法とリップ先端の内径寸法との差で表されるメインリップ２６ａのはめあい力とガータスプリング２８の縮径力とで所定の緊迫力を確保している。一方、ダストリップ２６ｃは、油切り１２や後ろ蓋１４などの外径寸法とリップ先端の内径寸法との差で表されるダストリップ２６ｃのはめあい力のみで所定の緊迫力を与え、外部からの異物や水分の侵入を防いでいる。通常、メインリップ２６ａとダストリップ２６ｃとの間の環状空間にはシールリップ潤滑用にグリースが塗り込んである。図６では、ダストリップ２６ｃが二重の例を示してあるが、一重の場合もある。なお、図６中、符号ＰＡは軸受内部空間、符号ＰＢは金属環１８と芯金２２とシール本体２４とで形成される外側圧力室ＰＢ、符号ＰＣはメインリップ２６ａとダストリップ２６ｃとの間に形成される内側圧力室をそれぞれ指称するほか、当該空間や室の圧力も表している。
【特許文献１】特開２００２−１８１０５７号公報（段落番号０００６、０００７、図１１、図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の鉄道車両車軸用軸受装置の密封装置は、メインリップ、ダストリップ共に接触型シール構造であるが、締めしろのばらつきも影響し、軸受内部の圧力ＰＢとシールリップ２６ａ，２６ｃ間の圧力ＰＣとの差（差圧）が生じることが原因となって、ダストリップ２６ｃの吸着が起こり、それによる発熱問題が発生することがある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、ダストリップの吸着を防止して発熱を減少させ、しかも、本来の機能であるグリース漏れ、水分・ダストの侵入を防ぐことのできる鉄道車両車軸用軸受の密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、鉄道車両用車軸用軸受の密封装置３０であって、ゴム製のシール本体３４を有し、前記シール本体３４が、半径方向に延在する円盤部３６と、前記円盤部３６の内径端部からほぼ軸方向に伸びたメインリップ３８と、前記円盤部３６の内径端部から前記メインリップ３８とは反対側に伸びたダストリップ４０とを有し、前記ダストリップ４０が非接触シールを構成することを特徴とするものである。
【０００９】
前記ダストリップ４０の内周面４６と回転体（１４）との間でラビリンスを形成させてもよい（請求項２）。
【００１０】
前記ダストリップ４０の端面と回転体（１４）との間でラビリンスを形成させてもよい（請求項３）。
【００１１】
前記ダストリップ４０の内周面４６に、円周方向に配列した複数の凹所４８を設けることができる（請求項４）。凹所４８を設けたことにより、回転に伴って動圧効果が発生し、外部からの水や異物の侵入を防止することができる。
【００１２】
前記ダストリップ４０の内周面に、円周方向の少なくとも一ヶ所に切り通し５８を設けた円周方向に伸びるリブ５６を並列に、かつ、切り通し５８どうしが整列しないように位相をずらして配置してもよい（請求項５）。このような構成を採用することにより、切り通し５８が整列している状態よりも流動抵抗が大きくなり、侵入しようとする異物等が流れ込みにくくなる。
【００１３】
前記ケース１６の端部に外径側に突出した突起５０を全周にわたって設けてもよい（請求項６）。これによって環状の溝５４が形成され、浸入した水を上部から下部に導いて排出することができるため、水の排出を積極的に促進できる構造である。
【００１４】
さらに、前記突起５０の進入を受け入れる環状凹所１５を回転体（１４）に設け、前記突起５０と前記凹所１５とでラビリンスを形成させてもよい（請求項７）。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、ダストリップ４０を非接触とすることで、吸着が防止され、低発熱が期待できる。また、ダストリップ４０の内周面４６や端面と回転体（１４）との間でラビリンスを形成させることにより、外部からの水等侵入を防止することができる。さらに、周辺構造とケースの位置・形状相互作用によりラビリンス構造が形成でき、シール効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態を示す縦断面図であって、図４に示す鉄道車両車軸用軸受の一部拡大図に相当する。図２（Ａ）は図１における密封装置の拡大図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＢ矢視図である。図３は別の実施の形態を示す。
【００１７】
図４に示すように、鉄道車両車軸用軸受は、軸受外輪２と、一対の軸受内輪４と、複列の円すいころ６と、各列の円すいころ６を円周方向で所定間隔に保持する保持器８とを主要な構成要素として成り立っている。軸受外輪２は、内周面に複列の軌道を形成しており、図示しない軸箱に組み込まれる。一方、軸受内輪４は車軸１０の軸端部と嵌合させ、外周面に軌道が形成してある。軸受外輪２の軌道と軸受内輪４の軌道との間に円すいころ６が介在させてある。軸受外輪２の両端部には密封装置３０が取り付けてある。一対の軸受内輪４を挟んで、車軸の軸端側には油切り１２が、その反対側には後ろ蓋１４が配設してある。そして、これらの油切り１２と後ろ蓋１４に、密封装置３０のシールリップが所定の締めしろをもって摺接する構造となっている。
【００１８】
密封装置３０は、図１および図２に示すように、ケース１６と金属環１８と芯金３２とシール本体３４とで構成されている。
【００１９】
ケース１６は金属製の三段円筒形状である。大径円筒部１６ａにて軸受外輪２の内周面に圧入するようになっている。小径円筒部１６ｃは後述するように後ろ蓋１４（または油切り１２）の環状凹所との間でラビリンスシールを構成する。中径円筒部１６ｂには金属環１８を嵌合させてある。金属環１８は断面逆Ｌ字状で円筒部と円板部からなり、円筒部にてケース１６の中径円筒部１６ｂと嵌合している。金属環１８の内側に断面逆Ｌ字状の芯金３２がはめ込まれ、ケース１６と金属環１８と芯金３２とが三層構造となっている。
【００２０】
芯金３２の半径方向に伸びた円盤部３３にシール本体３４を固着させてある。シール本体３４は耐熱性のあるゴム材料で作られ、円盤部３６とメインリップ３８とダストリップ４０とからなっている。円盤部３６は芯金３２の円盤部３３に一体的に焼き付けてある。メインリップ３８はシール円盤部３６の内径端部からほぼ軸方向に伸びている。メインリップ３８の外周にはガータスプリング２８が装着してある。ダストリップ４０はシール円盤部３６の内径端部からメインリップ３８とは反対方向にほぼ軸方向に伸びている。ダストリップ４０の断面はほぼ矩形で、内周面４６に複数の凹所４８が形成してある。符号３９はメインリップ３８とダストリップ４０とを連結する円筒部を指している。
【００２１】
図１および図２に示すように、所定位置に組み込まれた状態で、円筒部３９はほぼ軸方向に延在し、その外径側に外側圧力室ＰＢ、内径側に内側圧力室ＰＣが形成される。メインリップ３８とダストリップ４０との間の環状空間すなわち内側圧力室ＰＣにはシールリップ潤滑用にグリースが塗り込まれる。軸受内部の潤滑剤（グリース）が流出しないように、油切り１２または後ろ蓋１４（以下、煩雑を避けるため後ろ蓋についてのみ述べる。）の外径寸法とリップ先端の内径寸法との差で表されるメインリップ３８のはめあい力とガータスプリング２８の縮径力とで所定の緊迫力を確保している。
【００２２】
一方、軸受外部側のダストリップ４０は、後ろ蓋１４の外径寸法とリップ先端の内径寸法との間に微小なすきまを形成する。なお、この実施の形態では、後ろ蓋１４の、ダストリップ４０の内周面４６に面する部分に、環状溝１４ｂが形成してある。この環状溝１４ｂは雨樋に似た作用をする。すなわち、万が一水が侵入してきても環状溝１４ｂを伝って流れ落ちるようにしたものである。また、環状溝１４ｂ部分とダストリップ４０とは非接触であるため研磨の必要がなく、メインリップ３８が接する面のための研磨ぬすみをそのまま利用することができる。
【００２３】
ダストリップ４０の内周面４６に設けた複数の凹所４８は、車軸１０および後ろ蓋１４の回転に伴って動圧を発生させる。その結果、外部からの水などの浸入と軸受内部のグリースの漏洩が同時に防止される。また、ダストリップ４０の内周面４６に凹所４８を設けたことにより、回転に伴って動圧が発生するため、ダストリップ４０の内周面４６と後ろ蓋１４の外周面との間にすきまが確保される。その結果、内側圧力室ＰＣが負圧状態になることもない。したがって、ダストリップ４０の吸着という問題は解消する。
【００２４】
シール本体３４の円盤部３６には、円形の凹部３７を設けることによって薄肉部４２が形成してある。そのために芯金３２の円盤部３３に貫通孔が設けてある。そして、この薄肉部４２に縦一文字にスリット４４が設けてある（図２（Ｂ）参照）。このスリット４４は、外側圧力室ＰＢと外気とを連通させることにより、軸受の運転時や停止時に外側圧力室ＰＢの正圧空気や負圧空気を大気中に逃がし、常に常圧に保つ働きをする。この種の軸受は、メーカ名や型番を表記したシール表面の浮き出し刻印を基準に天地方向が一定になるように機械装置に組み込まれる。そこで、組み込み時は薄肉部４２が時計方向１２時位置になるように、薄肉部４２をこれらの浮き出し刻印と対応付けて設ける。薄肉部を時計方向１２時位置に配置することで、水が降りかかる雰囲気や水が滴っている雰囲気で使用する場合でもスリット４４から水が浸入する心配がない。
【００２５】
ケース１６の小径円筒部１６ｃの先端に、全周にわたって外径側に突出した突起５０を形成させてある。突起５０部分を含めて小径円筒部１６ｃの内周面は軸線と平行であるが、突起５０の外周面は端にゆくほど小径となった傾斜面である。一方、後ろ蓋１４は内壁面１５ａ，１５ｂ，１５ｃで画成された環状凹所１５を有する。この環状凹所１５内にケース１６の小径円筒部１６ｃおよび突起５０が進入してラビリンスを形成する。具体的には、環状凹所１５の内壁面１５ａと突起５０の外周面５２との間、環状凹所１５の内壁面１５ｂと突起５０の端面との間、環状凹所１５の内壁面１５ｃと環状突起５０を含む小径円筒部１６ｃの内周面との間に微小なすきまを形成することにより、回転部（たとえば後ろ蓋１４）と静止部（たとえばケース１６および突起５０）との間に曲がった通路を作り、漏れを少なくしている。さらに、図１から分るように、ケース１６の肩１６ｄと後ろ蓋１４の端面１４ａとの間、ダストリップ４０と後ろ蓋１４の端面１４ｃとの間もすきまを小さくしてシール効果を高めてある。
【００２６】
ケース１６の小径円筒部１６ｃは、シール本体３４の芯金３２を当てて軸方向の位置決めをするための肩部１６ｄの小径端から軸方向に延びているが、その小径円筒部１６ｃの端に突起５０を形成することによって、突起５０と肩部１６ｄとの間に全周にわたって溝５４が形成される。したがって、突起５０が堤防の役目をし、上方から浸入した水が溝５４を伝って下部から排出される。また、凹所１５の内壁面１５ａは凹所１５の開口側が大径となった傾斜面で、下部において水やごみが排出されやすく、また、回転中は遠心力の作用で水などが入り込みにくい形状となっている。
【００２７】
図３に、ダストリップ４０の内周面に、凹所４８に代えて円周方向に伸びるリブ５６を設けた実施の形態を示す。ここでは互いに平行な３本のリブ５６を並列に配置した場合を例示してある。各リブ５６は円周方向の少なくとも一ヶ所に切り通し５８を有し、切り通し５８どうしが整列しないように位相をずらして配置してある。これにより、切り通し５８が整列している状態よりも流動抵抗が大きくなり、外部から侵入しようとする異物等が流れ込みにくくなる。
【００２８】
なお、本発明の密封装置付き軸受は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面図であって、図２の要部拡大図にあたる。
【図２】Ａは図１の密封装置の拡大図、Ｂは図１におけるＢ矢視図である。
【図３】別の実施の形態を示す断面図である。
【図４】鉄道車両車軸用軸受の縦断面図である。
【図５】従来の技術を説明するための鉄道車両車軸用軸受の縦断面図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
２  軸受外輪
４  軸受内輪
６  転動体
８  保持器
１０  車軸
１２  油切り
１４  後ろ蓋
１４ａ  端面
１４ｂ  環状溝
１５  環状空所
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  内壁面
１６  ケース
１６ａ  大径円筒部
１６ｂ  中径円筒部
１６ｃ  小径円筒部
１６ｄ  肩部
１８  金属環
２８  ガータスプリング
３０  密封装置
３２  芯金
３３  芯金の円盤部
３４  シール本体
３６  シール本体の円盤部
３７  凹部
３８  メインリップ
３９  円筒部
４０  ダストリップ
４２  薄肉部
４４  スリット
４６  ダストリップの内周面
４８  凹所
５０  突起
５２  外周面
５４  溝
５６  リブ
５８  切り通し
ＰＡ  軸受内部空間
ＰＢ  外側圧力室
ＰＣ  内側圧力室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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